铝在汽车 3D 打印中的应用

1。简介：铝是轻量化结构的关键

铝在传统制造中无处不在 - 它重量轻、易于加工、耐腐蚀且价格低廉。在金属 3D 打印中（特别是在汽车领域和赛车运动中），铝在减少非簧载质量和最大限度缩短循环时间方面发挥着同样重要的作用。

但纯铝的增材加工极其困难。本白皮书重点介绍了使铝在 3D 打印领域取得成功的合金和设计方法。

2。 AlSi10Mg：行业的主力

到目前为止，最常用的印刷铝合金是 AlSi10Mg（铝、硅、镁）。

• 为什么选择硅？硅可以降低熔点并极大地改善熔体的流动行为。它可以防止热裂纹。镁通过热处理（T6）确保淬透性。
• 特性：该合金本质上对应于经典的铝铸造材料。由 AlSi10Mg 制成的印刷组件重量轻、易于焊接并具有良好的强度。
• 应用：发动机外壳、热交换器、车辆构造中的电子器件（外壳）支架。

3。 Scalmalloy：一级方程式级别

针对 AlSi10Mg 强度不够的行业（例如航空航天或高端赛车运动），开发了 Scalmalloy - 一种由铝、镁和钪制成的合金。

• 钪效应：钪是一种极端的晶粒细化剂。在 3D 打印的快速冷却过程中（高达 1,000,000 °C/秒），会形成微小晶体（沉淀）。
• 特性：Scalmalloy 的拉伸强度超过 500 MPa。这是低碳钢或钛的水平，而铝的密度极低（2.67 克/立方厘米）。
• 应用：一级方程式赛车的车轮悬架、卫星结构部件、机器人。

4。汽车领域的轻量化结构（拓扑优化）

用 3D 打印铝部件直接替换铝铸件通常是不经济的，因为批量铸造非常便宜。业务案例只有通过重新设计才能出现。

• 减少簧下质量：汽车中的转向节（直立）连接车轮、制动器和底盘。 “非簧载质量”中节省的每一克都会极大地改善驾驶行为。通过拓扑优化，印刷铝制转向节的制造比铣削或铸造的转向节容易 30% 到 50%。
• 电池 (EV) 散热器：电动汽车需要出色的冷却性能。 3D 打印铝制冷却板具有超细内部螺旋结构，可极其有效地散发电池单元的热量。

5。结论：高性能的利基

铝 3D 打印永远不会取代用于数百万辆汽车发动机缸体的铝压铸件。它的位置是铸造在壁厚和内部结构方面达到其物理极限的地方。随着多激光系统的引入，单位成本迅速下降，这意味着一级方程式赛车的印刷铝越来越多地应用于高端系列车辆（超级跑车、跑车）。